CN1044721C - 一种移动式固体发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式固体发酵方法，包括菌种培养、培养基灭菌、接种、发酵、烘干、磨细，其特征在于培养基灭菌采用高压灭菌，蒸汽压为0.1～0.3MPa，时间为5～20分钟，培养基在封闭的发酵室内，沿环形路线行走，同时发酵，然后烘干，使含水量≤3%，磨细成粒度200～325目的粉剂，其毒力效价为8000～16000IU/mg。本发明工艺简单，使微生物的固体发酵按其规定工艺条件进行，实现无杂菌污染、优质高产、连续自动化生产。

Description

一种移动式固体发酵方法

本发明涉及固体发酵技术，具体地说是一种移动式固体发酵方法。

纵观发酵工艺过程，基本上分为两大类。一类是液体发酵方法，一类是固体发酵方法。固体发酵方法通常是将固体培养基放在大池、托盘、平台或者地面上进行发酵，其培养基是静止不动或就地略有翻动的，可以称为固定式发酵方法。这种方法存在着，在发酵过程中培养基内温、湿度不均匀，通气不均匀，难于随发酵曲线调节其温度、湿度及需氧量，存在着装卸料区与发酵室在一起，易造成杂菌污染等的缺点，因此产品质量难于稳定。此外，还存在着劳动强度大，生产能力低，难于大规模工业化生产的缺点。

本发明的目的在于提供一种移动式固体发酵方法及装置，以克服上述缺点。

本发明包括菌种培养、培养基灭菌、接种、发酵、烘干、磨细，其特征在于：

1)所说的培养基灭菌采用高压灭菌，蒸汽压力0.1～0.3MPa，时间5～20分钟。

2)所说的发酵工序中：

a．接种后的培养基放在底部通气、上下边有止口的网架的多孔隔板32上，

b．网架叠层放置在移动装置上，在封闭的发酵室内，沿环形路线行走，同时发酵，

3)发酵完成后的固体培养基通过气流干燥和超细粉碎，制成粒度200～325目，含水量≤3％的粉剂。

本发明克服了现有固体发酵方法产量低、温度、湿度不均匀、通气不均匀、难于自动化连续生产等特点，使微生物的固体发酵从间歇生产变成为按其规定工艺条件进行连续生产，实现无杂菌污染、优质、高产、连续自动化生产。

本发明有如下附图：

图1本发明工艺框图

图2高压灭菌器结构示意图

图3专用网架示意图

图4水平面式环形发酵室俯视示意图

图5竖式环形发酵室正视示意图

图6悬挂式移动装置示意图

图7地轨式移动装置示意图

以下结合附图对本发明作详细描述。

图1为本发明工艺流程示意框图，包括菌种培养、培养基灭菌、接种、发酵、烘干、磨细，具体方法如下：

1．菌种培养。可按现有技术给出的方法进行菌种培养。

2．培养基灭菌。本发明采用了高压灭菌的方法，在蒸汽压力0.1MPa～0.3MPa下灭菌5～20分钟，在搅拌下完成灭菌，以保证灭菌均匀、彻底。

在以前的固体发酵中对于固体培养基灭菌多采用常压蒸熟方式，其蒸熟时间一般采用维持上大气1.5～3小时，后来有人将此改进为上大气蒸15～60分钟，虽然较前达到同样灭菌效果，减少了蒸的时间节约了能耗(见专利88101450.8)，但仍然蒸的时间较长，一次灭菌的数量不能太多，仅为几斤～十几斤，对培养基中营养成份破坏较多，由已知培养基灭菌理论可知温度、时间与养份破坏的关系为下表所示：

灭菌温度(℃)	灭菌时间(分钟)	营养成份破坏量(％)
			100	400	99.3
110	36	67
			115	15	50
120	4	27
			130	0.5	8

可见灭菌时间越长，温度越低，越不利。为了适应大批量生产的需要，本发明还给出了一种灭菌器(可参见图2)，包括电机21、连接轴26、壳体27、犁刀24、支架22、加料口18和出料口25，这些均可与公知的犁刀式搅拌器相同，为了对壳体27预热，并在加料后保温，以保证有较好的灭菌效果，在壳体27的外面设有蒸汽夹套19，夹套19上设有蒸汽入口17和冷凝水出口23。夹套19可采用钢板制作，卷筒、成型后可焊接在壳体27外面，应预留出加料口18、出料口25、蒸汽入口29和蒸汽出口28的位置。为了通入蒸汽灭菌，壳体27上设有蒸汽入口29和蒸汽出口28，为了气流均匀，在壳体27的上部、下部可各设一个蒸汽出口20、28。通入的蒸汽压力可定为0.1～0.3MPa，灭菌时间5～20分钟，灭菌在犁刀搅拌下进行，以保证灭菌的均匀性和彻底性由于该灭菌器一次装料可达400公斤，并设有犁刀搅拌装置，在对固体培养基不断搅拌下，用高压蒸汽灭菌，在蒸汽压力0.1～0.3MPa下，灭菌时间在5～20分钟，不但能达到很好的灭菌效果，而且时间短能耗低，对培养基营养成份破坏小，一次处理量之大是前所未有的。

3．接种。接种可按现有方法进行。

4．发酵。现有技术的固体发酵方法，培养基都是不动的，它在一个封闭的发酵室内，经过一段时间完成发酵过程。本发明给出了一种移动式固体发酵方法，接种后的培养基放在底部通气、上下边有止口的网架的多孔隔板上(参见图3)，

网架包括带有上下止口的边框31，上下止口可按现有技术设计，用于叠层放置时定位，并可保证叠放稳定，不倾斜。边框31上的多孔隔板32与四周开设的气孔30的相对位置可有两种方案，一种方案为多孔隔板32设在边框31的中部，上部为堆放培养基的空间，气孔30开设在边框31四周的下部，用于通气；另一种方案为多孔隔板32设在边框31的下部，气孔30开设在边框31四周的中上部，隔板32与气孔30所在平面之间为堆放培养基的空间。在网架叠层放置时，上述两种方案均可形成培养基与气孔的空间位置互相间隔排列，以保证发酵时有良好的通风作用。网架叠放在移动装置上，在封闭的发酵室内，沿环形路线行走，同时进行发酵。发酵室有平面式环形发酵室和竖式环形发酵室两种设计方案。平面式环形发酵室类似于辐照站的设计，竖式环形发酵室类似于斗提机的设计。

图4为平面式环形发酵室示意图，包括装料区11、卸料区7和发酵区33，发酵区33与装卸料区11、7分开，其间以机械式或风幕式隔离，图4中2为隔离风幕，10为转运门。发酵区33中设有风道6、网架4、驱动装置8、张紧装置9和轨道12。移动装置可有悬挂式(参见图6)和地轨式(参见图7)两种，吊架14经吊具13悬挂在轨道上，网架4叠放在吊架14上；托架16安放在轨道12上，网架4叠放在托架16上。

图5为竖式环形发酵室，装料区11、卸料区7与发酵区33由风幕2隔离，吊具13、吊架14、将网架4悬挂在轨道12上，在驱动装置8的作用下进行环形运动。

在上述两种发酵室的设计方案中，本发明所说的沿环形路线行走有两种实施方案，一种为沿水平面式环形路线行走，另一种为沿竖式环形路线行走。

发酵室可根据工艺条件及被发酵微生物的生长发育特征，分为3～5个区段。根据发酵工艺要求，对各区段的空气中的温度、湿度、含氧量控制为不同的量。例如，对苏云金杆菌的发酵可以分为三个区，即发酵初期区5、发酵中期区3和发酵末期区1，各区由一个独立空调系统送风，各区之间用风幕隔离或用塑料软帘隔离，三个区的温度分别控制为26～34℃、22～30℃和24～32℃，湿度控制为75～95％、80～100％、70～95％。空气中的氧含量一般是通过进排风中新风比例来调节，一般在18～21％，对于特殊需要时可通入纯氧使空气中氧含量＞21％成为富氧空气。

固体培养基在发酵中行走可以是缓慢移动，例如以0.03～0.1米/分钟连续不停运行，也可以是走走停停，例如以0.6～0.8.米/分钟速度行走1～2小时，然后停止1～2小时，再走1～2小时，再停1～2小时，如此反复，直到发酵终了，至于选取哪种形式要根据具体被培养微生物的发酵周期和设计生产能力来确定。

5．干燥。发酵完成后的固体培养基通过气流干燥或其它干燥方式使其含水量≤3％，这样其保存期可加长到2年。

6．磨细。采用超细粉碎，制成粒度为200～325目的粉剂或可湿性粉剂。这比传统发酵的粒度100目提高了很多，从而其悬浮率可从传统的30％提高到70％，大大改善了产品的使用性能。

本发明用于苏云金杆菌的生产时，所得产品的毒力效价为8000～16000IU/mg，而现有方法的毒力效价仅为100～1000IU/mg。

Claims (5)

1．一种移动式固体发酵方法，包括菌种培养、培养基灭菌、接种、发酵、烘干、磨细，其特征在于：

1)所说的培养基灭菌采用高压灭菌，蒸汽压力0.1～0.3MPa，时间为5～20分钟，

2)所说的发酵工序中：

a．接种后的培养基放在底部通气、上下边有止口的网架的多孔隔板上，

b．网架叠层放置在移动装置上，在封闭的发酵室内，沿环形路线行走，同时发酵，

3)发酵完成后的固体培养基通过干燥和粉碎，制成粒度200～325目、含水量≤3％的粉剂。

2．如权利要求1的固体发酵方法，其特征在于发酵室内空气温度、湿度、含氧量沿其走向分区控制，按发酵菌种的工艺要求分为三个或三个以上的区段。

3．如权利要求2的固体发酵方法，其特征在于所说的三个区段为发酵初期区(5)、发酵中期区(3)和发酵末期区(1)，相应的温度分别为：26～34℃、22～30℃和24～32℃，相应的湿度为：75～95％、80～100％和70～95％。

4．如权利要求1或2或3的固体发酵方法，其特征在于所说的沿环形路线行走为沿水平面式环形路线行走。

5．如权利要求1或2或3的固体发酵方法，其特征在于所说的沿环形路线行走为沿竖式环形路线行走。

Images